Активизация гидродинамики и интенсификация тепломассообмена при сушке в кипящем слое за счет вибрирующих поверхностей нагрева, погруженных в слой

• Автор: Буртник, Александр Степанович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 220 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Гидродинамика виброкипящего слоя.

1.1.1 Порозность виброкипящего слоя.

1.1.2 Перемешивание материала в слое.

1.2 Теплообмен в виброкипящем слое

1.2.1 Механизм теплообмена псевдооэсиженного слоя с поверхностью нагрева

1.2.2 Теплообмен поверхностей с омывающим их виброкипящим слоем

Сушка материалов в виброкипящем слое.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Аналитическое исследование теплообмена в аппаратах кипящего слоя с погруженными в слой вибрирующими поверхностями нагрева
2.2 Матсма ическое описание кинетики сушки и изотерм сорбции.
Об условиях перехода от аппарата периодического деист вия к аппаратам непрерывного действия.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3.1 Описание экспериментальной установки
3.2 Выбор исследуемых материалов и их характеристики
Исследование гидродинамики кипящего слоя с погруженными в него вибрирующими поверхностями нагрева
3.3.1 Порозность.
3.3.2 Перемешивание материала в слое.
3.4 Исследование теплообмена в кипящем слое с погруженными в него вибрирующими поверхностями нагрева.
3.4.1 Методика проведения эксперимента
3.4.2 Результаты исследований.
3.5 Исследование процесса сушки
3.5.1 Методика проведения эксперимента
3.5.2 Результаты исследований.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАЗЦА
4.1 Разработка опытнопромышленного образца сушильного аппарата кипящего слоя с вибрирующими поверхностями нагрева, погруженными в слой ВКСМ
4.1.1 Разработка технологической схемы
4.1.2 Оптимальные условия проведения процесса сутки.
4.1.3 Методика расчета сушильного аппарата китпцего слоя с погруженными в слой вибрирующими поверхностями нагрева аппарата ВКСМ.
4.1.4 Пример расчета сушильного аппарата кипящего слоя с погруженными вибрирующими поверхностями нагрева для сушки ПВХ
4.2 Мел оды и средства снижения внброакустнческой активности аппаратов с виброкипящим слоем.
4.2.1 Методика расчета уровней звукового давления на рабочих местах экспериментальной и опытнопромышленной установок вибросушилок
4.2.2 Методика расчета уровней шума, создаваемого встроенной в аппараты с виброкипящим слоем вентиляционной системой
4.2.3 Методика расчета эффективности средств снижения шума при работе аппаратов с виброкипящим слоем
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Влияние высоты слоя на интенсивность перемешивания кальцинированной соды и технического бикарбоната натрия при частотах и амплитудах соответственно 1 ,3 Гц, 1 мм 2 ,4 Гц, 0,5 мм. Рис. Зависимость скорости перемешивания слоя зерна от амплитуды колебания а и ускорения вибрации б при различных частотах. Рис. Что же касается аппаратов кипящего слоя с погруженными в слой вибрирующими элементами, которые, на наш взгляд, являются наиболее совершенными и заслуживают изучения, то ни в отечественной, ни в зарубежной литературе данных по их гидродинамике нет. Как следует из анализа рассмотренного литературного обзора, имеющиеся модели распространения вибрационных колебаний не полностью отражают физическую картину процесса перемешивания дисперсного материала в виброкипящем слое. В связи с этим непосредственное применение их выводов для описания распространения вибрационных волн в материале с высокими адгизионно когезионными характеристиками затруднителен. На начальном участке коэффициент теплоотдачи равен
Поскольку перепад температур сосредоточен практически в газовой пленке 8Г. По мере прогрева пограничного слоя твердых частиц перепад температур сосредоточивается в основном на слое, вследствие его малой эффективной теплопроводности ЛС1. Н высота теплообменной поверхности. Хсл, взаимосвязь которых с основными характеристиками кипящего слоя диаметром частиц и скоростью газа не определена, что делает предложенные уравнения неприменимыми для практических расчетов. По модели С. С.Забродского предполагается, что в каждый данный момент времени у теплообменной поверхности находится ряд частиц с расстоянием по осям между частицами и между соседними слоями, равным
Для промежуточной зоны Викке и Феттинг получили уравнение
й 0,8
Поскольку толщина прослойки газовой среды между стенкой и частицами ближайшего к ней ряда в различных местах различна, предлагается ввести среднюю толщину прослойки
1. Ь 0,8ШГ
где о,, скорость, нормальная к поверхности теплообмена. Таким образом, частица принявшая порцию тепла за период времени т, вновь уходит в ядро слоя. Чем меньше время пребывания частицы около поверхности нагрева, тем меньше количество тепла, переносимого одной частицей за один цикл движения, а тепловой поток от этой, поверхности нагрева больше. Эго объясняется тем, что при ускоренном движении число частиц, активно участвующих в единицу времени в теплообмене, увеличивается в большее число, раз, чем уменьшается количество тепла, воспринимаемое каждой частицей. СтГМ4екг
СТгМ е
1, А. СтГМе
Анализируя большое количество экспериментальных данных различных авторов, С. ГП
Выражение 1. Викке и Феттинга, так и в модели С. С.Забродского рассматривается нестационарный прогрев. Модели Викке и Фетгинга, а также модели С. С.Забродского качественно хорошо объясняют причину высоких значений коэффициента теплоотдачи интенсивной сменой частиц у поверхности и нестационарным их прогревом. Промежуточной между этими двумя моделями является модель Миклея и Фейербенкса. По этой модели предполагается, что в псевдоожиженном слое движутся группы1 частиц с близкими скоростями, так называемые пакеты, и проскакивают пузыри газа, свободные от частиц. Пакеты подходят из ядра слоя к теплообменной поверхности и двигаясь, некоторое время вдоль нее, прогреваются, а затем уходят обратно в ядро кипящего слоя, где распадаются и перемешиваются с остальными частицами. В промежутках между двумя приходами пакетов поверхность омывается газовым пузырем. За время соприкосновения пакета с поверхностью происходит нестационарный теплообмен, авторы работы 0 рассматривают прогрев пакета как прогрев сплошной среды с эффективной теплопроводностью равной эффективной теплопроводности неподвижного слоя зернистого материала. Хп и уп соответственно теплопроводность и удельный вес пакета 8П фактор, учитывающий перемешивание частиц, а также движение и геометрическую форму пакета. Для проверки справедливости предложенной модели Мигелей. Фейербенкс Хаугорн 0 поставили серию опытов, результаты которых показали вполне удовлетворительное совпадение с расчетными значениями, что подтверждает справедливость модели теплоотдачи к кипящему слою, предложенной Миклеем и Фейербенксом.